人人文库网 > 图纸下载 > 毕业设计 > 200米液压钻机变速箱的设计【5张图纸】【优秀】【优秀机械毕业设计】【Word+CAD图纸全套】

设计说明书.doc

200米液压钻机变速箱的设计【5张图纸】【优秀】【优秀机械毕业设计】【Word+CAD图纸全套】

资源目录

200米液压钻机变速箱的设计【5张图纸】【优秀】【优秀机械毕业设计】【Word+CAD图纸全套】.zip

+设计-200米液压钻机变速箱的设计

200m钻机变速箱装配图A0.dwg

200m钻机总装图1比3A0.dwg

200m钻机绞车装配图A2.dwg

传动轴零件图A2.dwg

钻机箱体零件图A0.dwg

200m钻机变速箱装配图A0.dwg

200m钻机总装图1比3A0.dwg

200m钻机绞车装配图A2.dwg

传动轴零件图A2.dwg

钻机箱体零件图A0.dwg

压缩包内文档预览：(预览前20页/共96页)

编号：452400 类型：共享资源大小：4.02MB 格式：ZIP 上传时间：2015-07-07 上传人：小*** IP属地：福建

45
积分

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 液压钻机变速箱设计图纸优秀优良机械毕业设计 word cad 全套

资源描述：

摘要

随着我国地质勘探、工程建设和农田水利等事业的发展，对各种钻探设备提出了更多的要求。钻机作为钻探设备的重要工具之一，在这些工程中起了举足轻重的作用。为了适应当前各种勘探工作和工程建设项目对浅孔钻机的要求，本设计任务在 TXU-150 型钻机的基础之上进行了一些改进，设计出了钻探深度为 200 米的液压钻机。设计中根据钻机使用的环境和场合，运用比较和参照的方法，借鉴同类型钻机的设计参数，通过比较分析，重点对变速箱重新进行设计计算。在此基础之上运用绿色设计的理念，对不影响钻机性能的环节进行了优化。最后，设计出的 200 米钻机理论上满足钻探深度为 200 米的设计要求，同时尽量节省了制造成本和生产时间。

关键字地质勘探钻机变速箱

Abstract

With the high development of geology explore, engineering constructions, and farmland irrigation in our country ,various drilling equipments are put forward more requests.As one of the most important tools in explore manchines,drill machine having the prominent function in these engineering constructions.For adapting to various current explore works and engineering constructions,which gives drill manchines more new requests.This design mission started on the foundation of TXU-150 drill machine,and than carried on some improvements.As a result,a new liquid pressure drill manchine which can drill holes as deep as 200 metres was designed. According to the drill environment and situations of the machine usage,this design mission used of the comparison method, taked design parameter from the same kind type drill machines.Passed more analytical,I redesigned the gear-box of the 200-metre drill machine as my key work. At this foundation on make use of the principle of green design, to not affected the function of the machine,it carry on optimal design.At the end of the work,the designed machine satisfy to drill holes of depth as 200 meters in theorety.At the same time, it save the manufacturing costs and producing time as could as possible.

Key words geology explore drill machine gear-box

第1章绪论

1.1 选题的意义

本设计选择了200米钻机的变速箱设计，主要原因是当前我国地质勘探、工程建设和农田水利等事业正在逐渐完善，对各种钻探设备尤其是钻机提出了更多的要求。现在市场上流行的钻机中以钻探深度为百米左右的液压钻机为主，这些钻机在承担各种生产建设项目中起到了至关重要的作用。但是，我们通过调查和了解发现，随着生产建设项目的扩大，市场对上钻探深度为几百米的液压钻机的需求量正在逐步上涨，尤其是钻探深度为200左右的钻机，市场前景更加乐观。变速箱是钻机中最重要的部分之一，通过对钻机变速箱的设计改进，就解决了钻机设计制造中的关键环节。所以，选择200米液压钻机变速箱的设计不仅对钻机这个生产行业有着重要的经济意义，同时间接推动了我国国民经济的发展，意义十分重大。

1.2 钻机概述

1.2.1 钻机的功用

钻探是地质勘探工作的重要手段之一。钻机是实现该手段的主要设备。其基本功用是以机械动力带动钻头向地壳钻孔并采取岩矿心。钻机同时还是进行石油、天然气勘探及开采、水文水井钻探、工程地质钻探等工程的重要设备。

1.2.2 对钻机的要求

钻机的技术性能要保证在施工中能满足合理的工艺要求，以最优规程，达到预计的质量要求；维护保养简单容易；安装拆卸搬迁方便；利于快速钻进；钻进辅助时间短；钻孔施工周期短；体力劳动强度低等。概括起来说，是钻机要为多、快、好、省地完成钻探生产任务创造有利条件。

根据钻机的基本功用，对钻机具体要求如下：

1.通过回转钻具等钻进方式将动力传给钻头，使钻头具有适合钻进规程需要的转速及调节范围，以便有效地破碎岩石；

2.能通过钻具向钻头传递足够的轴心压力，并有相当的调整范围，使钻头有效地切入或压碎岩石；

3.能调整和控制钻头给进速度，保证连续钻进；

4.能完成升降钻具的工作，并能随着钻具重量的变化而改变提升速度，以充分利用动力机的功率和缩短辅助时间；

5.能变换钻进角度和按一定技术经济指标旧响应深度的直径的钻孔，以满足钻孔设计的要求和提高钻进效率。

`XT2`(MI0UV{{HSP@ZG@%]D.png

1G5I(``X1)0BF$6GRO)I9N9.png

3U@43T37(5D6(HRISOU(W]4.png

QQ截图20150520232909.png

U959SXX6{~{}92AJKCWKT20.png

YSH7UR]9B~PWV$ICNNBT_WY.png

内容简介：: 黑龙江科技学院毕业设计（论文）任务书姓名：任务下达日期：年月日设计（论文）开始日期：年月日设计（论文）完成日期：年月日一、设计（论文）题目： 200 米液压钻机变速箱的设计二、专题题目：轴工艺规程编制三、设计的目的和意义：钻机是进行大陆科学钻探地质勘探研究的重要设备和工具，对钻机设计制造技术的研究关系到钻探工程的发展，意义重大。本项目的研究目的，是要在对钻机功能结构认识的基础上从最经济的角度对钻机变速箱的结构进行优化并重新进行设计改进，以节省生产成本，提高有钻机的使用寿命。同时，希望通过本次设计，复习和巩固大学四年来所学到的专业知识，掌握机械行业工作要求的基本知识和技能，为走上工作岗位奠定一个良好的基础。四、设计（论文）主要内容： 200 米钻机变速箱整体设计，变速箱中重要传动轴的加工工艺规程的编制，钻机绞车的结构简要设计，回转器的工作原理简单了解。绘制变速箱、绞车，钻机整体装配图和变速箱、传动轴零件图。 nts五、设计目标：通过毕业实习了解液压钻机的基本结构和工作原理，重点对 200 米钻机的变速箱进行设计计算，使之理论上满足 200 米深度的钻探要求。对传动轴的加工工艺规程进行规划，使之满足设计的要求。通过设计，简单了解绞车和回转器的结构，掌握绞车和回转器的工作原理。通过绘制装配图和零件图，熟练掌握 CAD 软件的用法。六、进度计划： 1.第 3、 4、 5 周，进行毕业实习，通过深入工厂实地了解、看书查资料、上网等各种途径对设计题目进行比较详细的了解。 2.第 6 周进行钻机的整体传动计算，包括各轴的输入输出功率计算。 3.第 7、 8 周进行变速箱的传动计算，包括齿轮传动、几何参数和轴的转速传动计算。 4.第 9 至第 14 周，绘制钻机、变速箱和绞车装配图，绘制箱体、花键轴零件图。 5.第 15 周，轴的加工工艺规程编制。 6.第 16 周，翻译外文资料。第 17 周，打印说明书、 CAD 出图、准备答辩。七、参考文献资料： 1 王秉晋 .XU300 2 型油压钻机知识 .北京：地质出版社， 1978： 80 2 赖海辉 .钻孔工程问答 .北京：冶金工业出版社， 1985： 23 3 . .沃兹德维任斯基 .岩心钻探学 .北京：地质出版社， 1985： 75 77 4 陕西省地质局 .岩心钻探手册 .北京：地质出版社， 1977： 56 57 5 濮良贵，纪名刚 .机械设计 .北京：高等教育出版社， 2001 nts6 甘永宁 .几何量公差与检测 .上海：上海科学技术出版社， 2001 7 李文双，于信伟，苏发 .机械制造工程学 .哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，2004： 326 8 龚桂义 .机械设计课程设计指导书（第 2 版） .北京：高等教育出版社， 1990 9 孙明主 .机械工程基础（上） .哈尔滨：黑龙江人民出版社， 2000： 142 172 10 孙德音 .机械加工工艺基础 .北京：机械工业出版社， 2001 11 章日晋等编 .机械零件的结构设计 .北京：机械工业出版社， 1987 12 孙桓，陈作模 .机械原理（第六版） .北京：高等教育出版社， 2000： 327 13 李喜桥 .加工工艺学 .北京：北京航空航天大学出版社， 2003 14 陈隆德 .互换性与测量技术基础 .大连：大连理工大学出版社， 1988 15 徐溥滋，陈铁鸣，韩永春 .带传动 .北京：化学工业出版社， 1980 16 胡家秀 .简明机械零件设计实用手册 .北京：机械工业出版社， 2004 17 李益民 .机械制造工艺设计简明手册 .北京：机械工业出版社， 1993： 223 227 指导教师：院（系）主管领导：年月日 nts I 摘要随着我国地质勘探、工程建设和农田水利等事业的发展，对各种钻探设备提出了更多的要求。钻机作为钻探设备的重要工具之一，在这些工程中起了举足轻重的作用。为了适应当前各种勘探工作和工程建设项目对浅孔钻机的要求，本设计任务在 TXU-150 型钻机的基础之上进行了一些改进，设计出了钻探深度为 200 米的液压钻机。设计中根据钻机使用的环境和场合，运用比较和参照的方法，借鉴同类型钻机的设计参数，通过比较分析，重点对变速箱重新进行设计计算。在此基础之上运用绿色设计的理念，对不影响钻机性能的环节进行了优化。最后，设计出的 200 米钻机理论上满足钻探深度为 200 米的设计要求，同时尽量节省了制造成本和生产时间。关键字地质勘探钻机变速箱 nts II Abstract With the high development of geology explore, engineering constructions, and farmland irrigation in our country ,various drilling equipments are put forward more requests.As one of the most important tools in explore manchines,drill machine having the prominent function in these engineering constructions.For adapting to various current explore works and engineering constructions,which gives drill manchines more new requests.This design mission started on the foundation of TXU-150 drill machine,and than carried on some improvements.As a result,a new liquid pressure drill manchine which can drill holes as deep as 200 metres was designed. According to the drill environment and situations of the machine usage,this design mission used of the comparison method, taked design parameter from the same kind type drill machines.Passed more analytical,I redesigned the gear-box of the 200-metre drill machine as my key work. At this foundation on make use of the principle of green design, to not affected the function of the machine,it carry on optimal design.At the end of the work,the designed machine satisfy to drill holes of depth as 200 meters in theorety.At the same time, it save the manufacturing costs and producing time as could as possible. Key words geology explore drill machine gear-box nts 1 第 1 章绪论 1.1 选题的意义本设计选择了 200 米钻机的变速箱设计，主要原因是当前我国地质勘探、工程建设和农田水利等事业正在逐渐完善，对各种钻探设备尤其是钻机提出了更多的要求。现在市场上流行的钻机中以钻探深度为百米左右的液压钻机为主，这些钻机在承担各种生产建设项目中起到了至关重要的作用。但是，我们通过调查和了解发现，随着生产建设项目的扩大，市场对上钻探深度为几百米的液压钻机的需求量正在逐步上涨，尤其是钻探深度为 200 左右的钻机，市场前景更加乐观。变速箱是钻机中最重要的部分之一，通过对钻机变速箱的设计改进，就解决了钻机设计制造中的关键环节。所以，选择 200 米液压钻机变速箱的设计不仅对钻机这个生产行业有着重要的经济意义，同时间接推动了我国国民经济的发展，意义十分重大。 1.2 钻机概述 1.2.1 钻机的功用钻探是地质勘探工作的重要手段之一。钻机是实现该手段的主要设备。其基本功用是以机械动力带动钻头向地壳钻孔并采取岩矿心。钻机同时还是进行石油、天然气勘探及开采、水文水井钻探、工程地质钻探等工程的重要设备。 1.2.2 对钻机的要求钻机的技术性能要保证在施工中能满足合理的工艺要求，以最优规程，达到预计的质量要求；维护保养简单容易；安装拆卸搬迁方便；利于快速钻进；钻进辅助时间短；钻孔施工周期短；体力劳动强度低等。概括起来说，是钻机要为多、快、好、省地完成钻探生产任务创造有利条件。根据钻机的基本功用，对钻机具体要求如下： 1.通过回转钻具等钻进方式将动力传给钻头，使钻头具有适合钻进规程需要的转速及调节范围，以便有效地破碎岩石； 2.能通过钻具向钻头传递足够的轴心压力，并有相当的调整范围，使钻nts 2 头有效地切入或压碎岩石； 3.能调整和控制钻头给进速度，保证连续钻进； 4.能完成升降钻具的工作，并能随着钻具重量的变化而改变提升速度，以充分利用动力机的功率和缩短辅助时间； 5.能变换钻进角度和按一定技术经济指标旧响应深度的直径的钻孔，以满足钻孔设计的要求和提高钻进效率。 1.2.3 钻机的组成目前常用的钻机由如下各部分组成： 1.机械传动系统将输入的动力变速并分配到回转、升降机构。对与液压钻机还要有驱动油泵，以使液压系统工作的装置。 2.液压传动系统利用油泵输出的压力油驱动马达、油缸等液动机，以使立轴回转和控制给进机构、移动钻机、松紧卡盘等； 3.回转机构回转钻具，以带动钻头破碎孔底岩石。 4.给进机构调整破碎岩石所需要的轴心压力和控制给进速度。在出现孔内事故时，可以进行强力拔出。 5.升降机构用于升降钻具（提取岩心和更换钻头）和进行起下套管等作业。 6.机架支承上述各机构及系统，使之组装成一个整体，成为完整的机器。 1.2.4 钻机的分类和名称随着钻探工程在国民经济各部门中的广泛应用，钻机类别和型号也在增多。为此将钻机实行科学分类和确定名称，对识别、评价和选择钻机是很有意义的。 1.分类按用途分类 nts 3 按用途不同，可将现行广泛使用的钻机分为三大类，即地质勘探用岩心钻机；石油钻探用钻机；专用钻机（水文水井钻机、物探钻机、工程钻机等）；按钻机标准钻进孔深分类根据不同孔深范围，将各种不同钻进孔深的钻机分成三类或四类。按三类分见表 1 1。表 1 1 (m）类别浅孔钻机中深孔钻机深孔钻机 10 300 10 300 300 800 300 800 800 1200 1000 2000 按四类分类见表 1 2。表 1 2 （ m）浅孔钻机次深孔钻机中深孔钻机深空钻机 10 150 200 400 500 800 900 以上按原来地质总局设备管理分类钻机可分为六类，即浅孔钻机、岩心钻机、石油钻机、水文水井钻机、汽车钻机和砂矿钻机；按装载方式分类可以分为滑橇式、卡车式、拖车式；按破碎岩石方式分类可分为回转式、冲击式和冲击回转式；按回转机构型式分类可分为立轴式、转盘式、动力头式；按进给机构分类可以分为手轮（把）式、油压式、螺旋差动式、长油缸式、油马达链轮式。 2.名称钻机的名称是按照钻机综合特征及主要性能，以汉字拼音字母及数字编排成的代号来表示的。通常把这种代号称为型号，并以铭牌指示在钻机上。国产钻机名称一般有三部分组成：首部为用途类别和结构特征代号，用汉语拼音中的一个字母表示。如“ X”是汉字“心”的拼音首字母，表示钻机用于岩心钻进。 “ U”是汉字“油”的nts 4 首字母，表示给进机构类型属于油压式。中部为主要性能参数代号，用钻机标准钻进深度数字表示。如标准钻进深度为 200 米的钻机，中部代号为 200。尾部为变型代号，可用汉语拼音字母中的一个字母或数字为代号。无尾部的是指首次产品。如是第二次修改后的产品，尾部代号为 2。 1.3 本设计主要内容 1.设计题目： 200 米液压钻机变速箱的设计主要技术参数：见表 1 1 表 1 1 钻探深度 200m 立轴转速 120、 240、 350、 600r/min 开孔直径 89mm 终孔直径 60mm 钻机角度 0 360 nts 5 第 2 章钻机的总体设计 2.1 本设计钻机的应用场合 200 米型钻机主要用于钻探深度为 200 米的各种角度的放水孔、地质构造孔、灭火孔、抽放瓦斯孔及铁路、公路、桥梁、隧道、国防建设、工业民用建设、农田打井及地质勘探、工程爆破以及其它用途的各种工程孔。该机可用于不同硬度的岩石中钻探任何角度的钻孔，而在煤层、软岩层、硬岩层中钻孔和农田打井时效率为最高。整个机组由两部分组成，即 200 米钻机、 TBW 150/3.0 泥浆泵。钻机冲洗液为泥浆或清水。在地面钻探不需要使用钻塔，只要有一定高度的三角架可供提升使用就可以。本 200 米钻机配备动力为电动或柴油机，适用于井上、井下或野外没有电源的场地作业。 2.2 设计方案的确定 2.2.1 本设计钻机的特点通过市场调研了解到，目前钻探工程对钻孔深度 200 米左右的钻机需求量日趋增加，而当前的 200 米钻机，存在着劳动强度大、适应性差等缺点。鉴于以上原因，我们决定改进 200 米钻机。经几次方案讨论决定，钻机应具有以下特点： 1. 经济耐用可靠、质优价廉； 2. 便于解体搬运； 3. 体积小，重量轻； 4. 操作简单，维修方便； 5. 适用于 42、 50mm 两种钻杆； 6. 适用于合金钻头或金刚石钻头钻进； 7. 钻进速度快，效率高； 8. 动力为电机或柴油机。 nts 6 2.2.2 总体设计方案的确定经过调研和几次方案论证，考虑到现场特点，从实用角度出发，确定方案如下： 1.考虑到井下、井上和野外作业，动力可选电机或柴油机； 2.考虑到有软岩石、硬岩石的钻进，除了正常的钻进速度外，增加高速600r/min； 3.钻机除配机动绞车外，增加了液压卡盘减轻劳动强度，节约时间，提高有效钻进速度； 4.考虑到高转速时，绞车速度不能太快，所以增加了互锁装置，安全可靠； 5.由于本机动力较大，动力由 V 型带传动到变速箱的传动轴上易使传动轴弯曲，所以增加了卸荷装置； 6.采用二级回归式变速箱，减少变速箱体积，根据不同的地质条件，选用不同的钻进速度； 7.在满足上述要求的同时，尽量结构简单，操作方便，适于整体或解体搬运。尽量做到标准化 , 通用化，系列化。 2.3 钻机的技术特性和要求考虑到钻机的实际工作情况，根据我国当前生产技术和工艺水平，本TXU 200 型钻机的技术特性为： 1.钻进深度 (使用 42 或 50 钻杆 ) 200m 2.钻孔直径开孔直径 89m 终孔直径 60mm 3.钻孔倾斜角度 0 360 4.立轴转速 120、 240、 350、 600r/mm 5.立轴行程 500mm 6.最大液压给进压力 4 MPa 7.卡盘最大工作压力（弹簧常闭式液压卡盘） 6 MPa 8.立轴内孔直径 52mm 9.油缸最大起拔力 28.5KN nts 7 10.油缸最大给进力 20KN 11.绞车提升速度 0.26、 0.61、 0.70m/s 12.绞车转速 33、 79、 91r/min 13.绞车提升负荷 0.70m/s 3.35KN 0.61m/s 6.00KN 0.26m/s 12KN 14.卷筒直径 140mm 宽度 100m 钢丝绳直径 8.8mm 容绳长度 32.8m 15.配备动力电动机型号 YB160L 4 电压 380/660V 功率 15KW 转速 1460r/min nts 8 第 3 章动力机的确定 3.1 输出功率计算根据现场需要，动力机的选择偏大些，加大储备系数，这样可以提高钻进效率。输出功率为0N0 1.1 jNN（ 3 1）式中： jN 钻机所需功率 (KW) hyj NNN 式中 : hN 回转钻及破坏岩石、土层所需功率 (KW) 效率 =0.9 yN 油泵所需功率 (KW) 3.2 回转钻进及破碎岩石、土层所需功率回转钻进及破碎岩石、土层所需功率计算公式如下： hN=1 2 3N N N（ 3 2）式中 : 1N 井底破碎岩石、土层所需功率 (KW) 1N= 343060000Am n h 式中 : m 钻头切削刃数取 m=6 n 立轴转速（ r/min） r/min h 钻进速度 (cm/min) 当转速 130r/min、 250r/min 时 ,h=5cm/min 当转速 350r/min、 600r/min 时 ,h=1.5cm/min 岩石抗压强度 ,其值见表 3-1 A 井底环状面积，取钻头直径 D=7.7cm,内孔直径 d=5.9cm 2 2 2 2( ) ( 7 . 7 5 . 9 ) 1 9 . 344DdA cm2 nts 9 2N 钻头与孔底摩擦所需功率 (KW) 2 ()1944800f e nN R r （ 3 3）式中 : 孔底压力或岩石抗压强度； f 钻具与岩石直接的摩擦系数 f=0.5 e 侧摩擦系数 e=1.1 n 立轴转速 (r/min) R 钻头外圆半径 (cm) R=3.85cm r 钻头内孔半径 (cm) r=2.95cm 将立轴不同转速和不同孔底压力代入式（ 3 3）中 ,所得相应数值见表 3 1。 3N 回转钻杆所需功率 (KW) 当 n 200r/min 时 1 1 2 1 . 3 33 0 . 9 2 1 0N d r L n 式中： L 孔深 (mm) ，硬质合金钻进时，取 L 200000mm 金刚石钻进时，取 L 75000mm d 钻杆直径 (mm) 取 d =50mm n 立轴转速 (r/min) r 冲洗液比重 , r =1.15 将上述参数及立轴不同转速代入上式，所得值列表 3 2 中。 nts 10 3.3 给进油缸所需功率的计算 3.3.1 给进油缸的基本参数 1. 给进油缸的基本参数给进油缸的数量 n 2 油缸直径 D 55mm 活塞杆直径 d 30mm 活塞杆有效行程 L 500mm 油缸面积 1A 23.75cm2 活塞杆面积 2A 7cm2 有效面积 12A A A 16.76cm2 3.3.2 油缸工作压力的计算钻机大水平孔时，油缸的最大推力为： mW C F式中： W 油缸最大推力 (N) C 孔底最大压力 (N) C 13345N mF 钻杆与孔壁间的摩擦力 (N) mF q L f 式中： q 钻杆单位长度重量 (N/m) q 55.46N/m L 钻杆长度 (m) L 200m f 摩擦系数 f 0.35 5 5 . 4 6 2 0 0 0 . 3 5 3 8 8 2 . 2mF N 故 1 3 3 4 5 3 8 8 2 . 2 1 7 2 2 7 . 2W N 油泵的工作压力 P nts 11 1 7 2 2 7 . 2 1 0 . 2 81 6 . 7 6WP A MPa 3.3.3 油泵最大工作流量计算油缸回程时的最大容油量 : 11 2 3 . 7 5 5 0 1 . 1 8 7V A L L 油缸送进时的最大容油量 : 2 1 6 . 7 6 5 0 0 . 8 3 8V A L L 当选用立轴的钻进速度 v =0.05m/min=0.5dm/min 时 ,立轴送进时每分钟所需的油量为 : 2 2 0 . 1 6 7 6 0 . 5 0 . 1 6 6Q A v L/min 令活塞回程时间为 0.3min,则回程所需油量为 : 1 1 . 1 8 7 2 7 . 9 1 30 . 3Q L/min 3.3.4 给进油缸功率计算根据以上的计算，可以得到给进油缸的功率： 1 0 2 7 . 8 8 0 . 1 6 6 0 . 0 2 86 0 1 0 2 6 0 1 0 2gy PQN KW 3.3.5 油泵满负荷工作时所需要的功率根据上面的计算 ,选用 YBC 12/80型齿轮油泵 (排油量 12L/min,额定压力8MPa,最大压力 12MPa)。油泵满负荷时所需功率是： 126 0 1 0 2yPQN (3 4) 式中 : P 额定压力 (N/cm2) P =800N/cm2 Q 额定流量 (L/min) Q =12L/min 1 机械效率 1=0.9 2 容积效率 2=0.71 nts 12 将上述参数代入式（ 3 4）中可以得到： 8 0 0 1 2 2 . 4 56 0 1 0 2 0 . 9 0 . 7 1yN K W 上式油泵排量在额定转速 1460r/min 时是 12L,在 995r/min 时是 8L。 3.4 动力机功率的确定通过上述的计算说明，立轴钻进时给进所需功率很小，而且油泵满负荷工作时一般是立轴停止转动状态，液压卡盘松开时，必须停止钻进。所以参考表 3 1，本机选用 15KW 电机或柴油机，基本能满足表 3 1 中粗线以上各种工作状态。表 3 1 各种类型岩层的抗压强度（ N/cm2）岩石名称抗压强度粘土、页岩、片状砂岩 4000 石灰岩、砂岩 8000 大理石、石灰岩 10000 坚硬的石灰岩、页岩 12000 黄铁况、磁铁矿 14000 煤 2000 表 3 2 电机功率选择计算功率 N（ KW）转速 r/min 抗压强度 (N/cm2) 120 240 350 600 N1 2000 0.21768 0.25887 0.11532 0.13195 4000 0.43537 0.51775 0.23064 0.26391 8000 0.87075 1.03550 0.46128 0.52782 10000 1.08844 1.29438 0.57660 0.65978 12000 1.30613 1.55326 0.69192 0.79173 14000 1.52382 1.81214 0.80724 0.92369 2000 0.46153 0.92307 1.34615 2.30769 4000 0.92307 1.84615 2.69230 4.61538 nts 13 N2 8000 1.84615 3.69230 5.38461 9.23076 10000 2.30769 4.61538 6.73076 11.5384 12000 2.76923 5.53846 8.07692 13.8461 14000 3.23076 6.46153 9.42307 16.1538 N3 2.67 7.75 4.8 9.83 N 回转器 (N1+N2+N3) 2000 3.34922 8.93195 6.26147 12.2696 4000 4.02845 10.1139 7.72295 14.7093 8000 5.38691 12.4778 10.6459 19.5885 10000 6.06613 13.6597 12.1073 22.0282 12000 6.745364 14.84172 13.56885 24.46789 14000 7.424592 16.02368 15.03033 26.90754 N 油泵 0.028 0.028 0.028 0.028 N (N 油 +N 回） 2000 3.377227 8.959954 6.289475 12.29765 4000 4.056455 10.14191 7.75095 14.7373 8000 5.41491 12.50582 10.6739 19.61659 10000 6.094137 13.68777 12.13538 22.05624 12000 6.773364 14.86972 13.59685 24.49589 14000 7.452592 16.05168 15.05833 26.93554 jN=N/0.9 8.280658 11.26879 13.4838 13.6640 0N=1.1jN9.108724 12.39567 14.8321 15.0304 nts 14 第 4 章机械传动系统设计 4.1 主要参数的选择 4.1.1 回转器立轴的转速，主要取决于地质条件、钻头直径及钻进方式，当使用直径为 75mm 钻头时，采用硬质合金和钻粒，根据国内外的经验，立轴转速取 n 90 400r/min 比较适宜；采用金刚石钻头钻进时，立轴转速取 n 4001000r/min 比较适宜。本机选用 120 600r/min，即适合合金钻头钻进，由适合金刚石钻头钻进。 4.1.2 绞车为了减轻钻机重量，不使动力机过大，绞车的缠绳速度不宜过高，基本上采用低速，本机升降机速度为 0.26 0.70m/s。卷筒缠绳速度为三种，见表 4 1 表 4 1 绞车卷筒缠绳速度 4.1.3 变速箱参考国内外现有小型钻机的转速系列，本机采用了不规则排列的中间转速系列。立轴有四种转速， 120、 240、 350r/min 转速适合合金钻头钻进， 600r/min转速适合金刚石钻头钻进。 4.2 机械传动系统初步计算 4.2.1 立轴的转速根据机械传动路线，立轴的转速计算如下：档档档档立轴转速 r/min 120 240 350 600 缠绳速度 m/s 0.26 0.61 0.70 nts 15 3 1 0112 2 4 1 1ZZDZnn D Z Z Z 式中 :n 立轴的第一档转速 (r/min) n 电机转速 (r/min) n=1460r/min 1D 主动皮带轮直径 (mm) D1=160mm 2D 大皮带轮直径 (mm) D2=355mm Z1 Z11 传动链中各齿轮的齿数 ,Z1=25,Z2=31,Z3=19,Z4=40 Z10=20,Z11=39 故 1 6 0 2 5 1 9 2 01 4 6 0 1 2 5 . 2 6 1 2 03 5 5 3 1 4 0 3 9n r/min 第二档、第三档和第四档转速分别计算如下：第二档： n =5 1 0112 2 6 1 1ZZDZn D Z Z Z 式中 :Z5=28,Z6=31 故 n = 1 6 0 2 5 2 8 2 01 4 6 0 2 4 5 . 8 6 2 4 03 5 5 3 1 3 1 3 9 r/min 第三档： n =10112 1 14ZDZnD Z Z 内式中 : Z4 内 =24 故 n = 1 6 0 2 5 2 014603 5 5 2 4 3 9 =351.5 350r/min 第四档： n =7 8 1 0112 2 8 1 16Z Z ZDZnD Z Z Z Z 内式中 : Z7=46,Z8=21,Z6 内 =21 故 n = 1 6 0 2 5 4 7 2 1 2 01 4 6 0 6 0 9 . 1 6 0 0 / m i n3 5 5 3 1 2 1 2 1 3 1 r 考虑到皮带传动、齿轮传动、轴承等的效率，所以各档转速确定为 120、240、 350、 600r/min。 nts 16 4.2.2 绞车的缠绳速度第一档速度 : 3 9 1 31112 2 4 1 2 1 4()60000 Z Z ZDZD n D Z Z Z Z m/s 式中 :0 1 4 0 8 . 8 1 4 8 . 8D D d mm 式中 :0D=140mm 为卷筒直径 ,d =8.8mm 为钢丝绳直径。故 1 1 4 8 . 8 1 6 0 2 5 1 8 3 3 1 8 1 8( 1 4 6 0 )6 0 0 0 0 3 5 5 3 1 3 8 8 3 1 8 5 4 =0.28 /ms 同样方法可以得到 : 2 0.68 m/s 3 0.75 m/s (计算从略 ) 考虑到皮带、轴承、齿轮等的效率，确定绞车提升速度分别为： 1U 0.26ms 2U=0.61m/s 3U=0.70m/s。 nts 17 第 5 章变速箱的设计与计算 5.1 变速箱的结构特点及设计要求 5.1.1 结构特点变速箱的结构有变速部分、分动部分、操纵部分和箱体组成。本设计中变速部分和分动部分合为一整体，缩小了箱体的结构尺寸。其具体特点是： 1.采用了回归式的传动形式，箱体呈扁平状，有利于降低钻机的高度，齿轮 Z4即使移动齿轮又是结合子，因此结构紧凑； 2.变速、分动相结合，减少了零件的数目，有效利用变速箱内的空间； 3.操纵机构采用了齿轮齿条拨叉机构，操纵灵活可靠，每个移动齿轮单独控制，并有互锁装置，这种互锁装置安全可靠，结构简单； 4.增加了卸荷装置，减少了齿轮的受力。 5.1.2 设计要求 1.在校核零件强度时，假设电机的功率全部输入变速箱，然后再输入绞车和回转器； 2.变速箱在不更换齿轮的情况下，可连续工作 10000 小时，纯机动时间每班 16 小时，可连续工作 20 个月。每种速度的工作时间分配情况见表 6 1。表 5 1 变速箱四种速度工作时间分配情况转速（ r/min）占总工作时间百分率工作时间 (h) 120 30% 3000 240 30% 3000 350 20% 2000 600 20% 2000 3.本设计零件的强度和寿命计算方法和数据是按机械设计手册（化学工业出版社）计算的。 nts 18 5.2 齿轮副的强度计算与校核 5.2.1 变速箱内各齿轮主要参数确定根据立轴转速的要求，前面已经初步选择各齿轮的齿数，由钻机的实际情况，变速箱内各齿轮的主要设计参数见表 6 2。表 5 2 变速箱内齿轮的主要设计参数齿轮编号齿数 Z 模数 m 齿宽 b 变位系数Xn 材料硬度 RC 应力角备注 Z1 25 4 40 1.0 40Cr 40 50 20 Z2 31 4 30 0.76 40Cr 40 50 20 Z3 19 4 30 0 20CrMnTi 57 62 20 Z4 40 4 30 0 40Cr 40 50 20 Z5 28 4 25 0 40Cr 40 50 20 Z6 31 4 25 0 40Cr 40 50 20 Z7 47 3.5 25 -1.03 40Cr 40 50 20 Z8 21 3.5 35 0.04 40Cr 40 50 20 5.2.2.主要齿轮副的强度设计计算与校核现选择变速箱中重要传动轴轴上的 Z3、 Z4齿轮副为例进行齿轮副的强度设计计算和校核。 1.按照齿面接触疲劳强度计算初步计算计算转矩3T66331 3 . 9 6 89 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2 5 1 3 6 9 . 85 3 0 . 6 7PT n Nmm nts 19 齿宽系数查阅相关手册，取d=0.4 接触疲劳极限查阅相关手册， Z3、 Z4两齿轮的接触疲劳极限分别为：lim3H=1080MPa lim4H=970MPa 初步计算的许用接触应力 3Hl i m 30 . 9 0 . 9 1 0 8 0 9 7 2H MPa 4Hl i m 40 . 9 0 . 9 9 7 0H =873MPa dA值查阅相关资料，取dA=88 初步计算小齿轮直径3d3 333 22( 1 ) 2 7 8 7 3 5 . 4 ( 2 . 1 1 )8 8 7 2 . 5 6 0 . 7 9 7 2 2 . 1ddHTudAu mm 取3d=73mm 初步齿宽 b 3 0 . 4 7 6 3 0 . 4dbd mm 取 b =30mm 参数选取计算圆周速度 v 3 3 . 1 4 7 3 5 3 0 . 6 7 2 . 0 36 0 1 0 0 0 6 0 0 0 0dnv m/s 使用系数AK查阅相关资料，取AK=1.25 动载系数vK查阅相关资料，取vK=1.15 齿间载荷分配系数HK由相关资料，先求小齿轮切向力tFnts 20 332 2 2 5 1 3 6 9 . 8 6 6 1 4 . 9 973tTF d N 然后有 1 . 2 5 6 6 1 4 . 9 9 1 6 8 . 7 530AtKFb gN/mm 100N/mm 同时 3434( ) ( )ZZzz 查阅相关资料得330.038Z ， 440.017Z 故 =19 0.038+40 0.017=1.40 从而可以得到重合度系数 z4 4 1 . 4 0 0 . 9 333Z 由此可得 2211 1 . 1 60 . 9 3HK Z 齿向载荷分布系数HK查阅相关资料得到： 2 2 3331 0 . 6 ( ) ( ) 1 0H bbK A B C bdd g 2 2 33 0 3 01 . 1 7 0 . 1 6 1 0 . 6 ( ) ( ) 0 . 6 1 1 0 3 07 6 7 6 =1.81 载荷系数 K nts 21 A v H HK K K K K g g g=1.25 1.15 1.16 1.81 =3.02 载荷系数EZ查阅相关资料，取 189.8EZ MPa1/2 节点区域系数HZ查阅相关资料，取HZ=2.5 接触最小安全系数limHS查阅相关资料，取limHS=1.05 总工作时间ht按照要求ht=10000h 11 应力循环次数 LN 查阅相关资料，估计 10716MPa 时 PP Pn 125% Pn 工作压力（ Pa） D 油缸内径 (m) D 0.17(m) p 缸体材料许用拉压力 bP S 式中：p 为材料抗拉强度 S 安全系数 S=3.5 5，取 S=4 故 Pn=600 104(Pa) PP=600 104 150%=900 104（ Pa） 6 66 0 1 0 1 7 1 0 P a3 . 5bp S 460 . 1 79 0 0 1 0 1 7 1 0 0 . 0 0 4 5 m2t 取 t=8mm,所以强度足够。 nts 45 8.2 给进油缸的设计给进油缸为双作用单活塞杆往复运动油缸，所起的作用是： 1.完成钻孔过程中的给进运动； 2.当卡钻及处理事故时，配合绞车起拔在钻杆。 8.2.1 钻杆摩擦力的计算 TXU 200 型钻机，打水平孔时，需克服 200m 钻杆的自重和孔壁的摩擦力，其力为： 6 9 . 6 2 0 0 0 . 3 5 4 8 7 2F q L f N 摩式中： q 长度重量 (N m); q=69.6N/m L 钻杆长度 (m) L=200m; f 摩擦系数 f =0.33 在低速钻进时 ,当井底压力 C=10000N 时 ,则活塞杆所产生的推力必须大于 F摩+C,即 4872+10000=14872N,活塞杆有效面积 16.76cm2 油泵工作压力为： 214872 4 4 6 . 0 7 4 4 5 N / c m1 6 . 6 7 2P 8.2.2 油缸直径的计算根据所需油缸最大作用力以及液压系统的最大工作压力可求得油缸直径。 24 4 3 2 5 0 0 5 . 8 c m2 2 3 . 1 4 6 0 0PD P 式中： D 油缸计算直径 (cm) D 5.8cm P 油压系统的调整压力 (N/cm2) P=600N/cm2； P2 油缸最大起拔力 (N) P2=32500N。 nts 46 第 9 章使用说明 9.1 概述本 200 米钻机主要用于矿井内部，供钻探深度为 200 米的各种角度的放水孔、地质构造孔、灭火孔、抽放瓦斯孔及其他用途的各种工程孔，也可以在地面钻探深度为 200 米的地质勘探孔及其他用途的各种浅孔。本钻机可在各种不同硬度的岩层中钻探任意角度的孔，尤其在煤层、软岩石及中硬岩石中钻孔效率为最高。整个机组由 200 米钻机及泥浆泵两部分组成。在矿井内部钻探时不需要井架。钻孔冲洗液为泥浆、清水或煤水。在地面钻探时也不需要使用钻塔 ,只要有一定高度的三角架可供提升使用就可以。 9.2 钻机分组情况本 200 米钻机共分六组，整机外观总装图附录 3。 1回转器（ JW 01）：是钻机立轴产生回转及往复运动部分。 2变速箱（ JW 02）：是钻机立轴、绞车产生各种不同转数的传动与变速部分。 3绞车（ JW 03）：是升降钻具的部分。 4抱闸（ JW 04）：是用来提升与停止钻具在任何位置的部分。 5机架（ JW 05）：是连接机器各组的机体，并将机器稳定地固定在钻场基台木上。 6操纵仪（ JW 06）：是控制钻机液压系统的总枢钮。 9.3 结构特征与工作原理本钻机型式为：机械传动、液压给进、弹簧夹紧、立轴式钻机。 9.3.1 钻机结构 1.回转器（ JW01 05）回转器部分主要由液压卡盘、立轴、本体、立轴导管、大弧齿锥齿轮、两根油缸和两根导向杆组成。 nts 47 （ 1）液压卡盘主要由下列构件组成：五片碟形弹簧和位于其上的带外环、内锥的移动套；位于外环上的活塞；插入碟形弹簧和移动套内孔中的主轴；主轴中的三片卡瓦外锥与移动套内锥相配合，卡瓦置于主轴上部的三个等分的槽中。下部由两轴承支持。卡盘的外壳，即缸体和压头座，由螺栓联接在一起。卡盘的主要动作是高压油从上部进入缸体推动活塞下移压移动套，移动套压碟形弹簧，由于移动套下移，三片卡瓦在主轴槽内呈自由状态，被主轴内的涨环外推，松开钻杆。当释放油压时，在碟形弹簧的弹力推动下，移动套上移，迫使卡瓦向中心移动，在压缩涨环的同时夹紧了钻杆。组装时碟形弹簧的预紧力为 32KN。更换卡瓦时，先将上端螺钉取出，再取下压盖，防尘盖 ,垫及卡环，然后取出涨环，卡瓦，即更换新的卡瓦和涨环。（ 2）给进油缸主要有活塞杆、油缸上盖、下盖，用锁紧钢丝连接在一起。在更换弧齿锥齿轮时，为保证成对弧齿锥齿轮锥顶重合，需加垫调整间隙保证啮合。每次安装液压卡盘时立轴螺纹端部不许接触卡盘螺纹内端面，卡盘与立轴用圆螺母防止松动。 2.变速箱（ JW01 09）如附录 4。变速箱主要由四对直齿园柱齿轮及两根平行的花键轴构成。动力由电动机首先传到装在变速箱体的带有卸荷装置的大皮带轮上，然后经过不同的传动链，将动力传给小园弧锥齿轮 Z10。主动齿轮 52 为轴齿轮，通过滚动轴承架于箱体内，轴齿轮 44 端面加工有不通孔，内装一对滚动轴承 51 构成支点，支撑花键轴 50。花键轴 50 是通过滚动轴承 12 架于变速箱体内。花键轴 50 上装有齿轮 6、 49、 46。在花键轴 50 上安装的齿轮 49 为移动齿轮，变速箱所产生的不同转速，就是改变移动齿轮 49 的位置来实现的。安装在花键轴

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。